Образование токсичных продуктов при хлорировании

При хлорированииводы (использовании ГПХ*), особенно при прехлорировании, хлор соединяется с органическими загрязнениями, образуя

токсичные летучие галогенорганические соединения (ЛГС).

При предварительном хлорировании при введении хлора в неочищенную воду образуются максимальные концентрации ЛГС, которых обнаружено свыше 30. Эти соединения относятся к группе тригалогенметанов (ТГМ); например, хлороформ, бромдихлорметан, дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ, тетрахлорметан, четыреххлористый углерод, трибромметан, дихлорэтан, трихлорэтилен, хлорфенолы, бромдихлорметан, тетрахлорэтилен. Некоторые из перечисленных соединений обладают выраженной мутагенной и канцерагенной активностью. Количество хлороформа на 1…3 порядка превышает содержание других ЛГС.

Чем выше значение ХПК и цветности воды, обусловленной присутствием гумусовых веществ, тем больше концентрация хлороформа [2].

Предельно допустимая концентрация (ПДК) некоторых продуктов хлорирования, мкг/л, изменялась во времени (табл. 12.3).

ПДК суммы тригалогенметанов в питьевой воде ряда стран Европы установлены в пределах от 10 до 50 мкг/л.

Если в источнике присутствуют фенольные соединения, например, лигнины от целлюлозно-бумажных комбинатов, которые частично расщепляются до трифенолов, дифенолов, фенолов (ПДК = 0,001 мг/л) и при первичном хлорировании превращаются в хлорфенолы и хлорированные дифенолы (например, диоксин (ПДК=20пг/л=20∙10^-12г/л)), то эти вещества чрезвычайно токсичны и вызывают у людей необратимые последствия, приводят к бесплодию, рождению уродов и др.

______________________

^* Получение ГПХ методом электролиза поваренной соли предложен в 1834 г. Майклом Фарадеем.
Если тяжелые металлы (Fe, Mn, Co, Pb, Zn, Cu, Cd) на водозаборе находятся в ионной форме, то при первичном хлорировании они переходят в устойчивые хлоркомплексы, которые не переводятся в осадок флокулянтами.

Таблица 12.3

Разрешенная СанПиНом доза связанного остаточного хлора (NH₂Cl, NHCl₂) в сетях составляет 0,8…1,2 мг/л. А, если в трубах и арматуреидет процесс коррозии, то образуются устойчивые растворимые хлоркомплексы тяжелых металлов (Fe, Zn и др.), которые по трубопроводам поступают к потребителям воды.

Необходимо подчеркнуть, что рекомендуемые дозы хлорав СНиПах, в ряде учебников и справочников значительно скрыто завышены, если их рассматривать по ПДК образования хлороформа (СНСl₃). Так, в СНиПе 3.05.05–85^*, эти дозы составляют от 25 до 100 мг/л. Эти значения переписаны в проект Федерального закона 2003 г. по дезинфекции трубопроводов. В литературных источниках доза хлора указывается в зависимости от перманганатной окисляемости (табл. 12.4).

Таблица 12.4

При небольших дозах хлора (до 1,5 мг/л) вторичные загрязнения воды хлороформом могут быть менее предельно допустимых концентраций, увеличение дозы хлора приводит к резкому возрастанию их концентрации. При дозе хлора 8 мг/л ПДК по хлороформу может быть превышена примерно в 3…5 раз, что недопустимо.

Основная масса хлорорганических соединений образуется в первые

2…6 часов с момента ввода хлора, затем их концентрация может увеличиваться в период от двух до четырнадцати суток.

Количество хлороформа возрастает с повышением величины рН. Для снижения остаточного хлора после применения завышенных доз возможно дехлорирование воды.

Для дехлорирования 1 г хлора необходимо:

- сульфата натрия (Na₂SO₃×7H₂O) – 3,5 г или

- тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃×5H₂O) – 0,9 г или

- соды (Na₂СO₃) – 1,57 г или

- гидроксида натрия (NaOН) – 1,2 г или

- гидроксида кальция [Сa(OН)₂] – 1,15 г

В Санкт-Петербурге для удаления запаха хлора из воды , уменьшения дозы хлора с образованием хлораминов использовалась ранее аммонизация (аммиак NH₃:Cl₂ = 1:4…1:10). Обычно: аммиак NH₃:Cl₂ как 1:5…1:6

Таким образом,

1) рассмотренный способ хлорирования воды обеспечивает выполнение только 50% показателей, рекомендованных СанПиНом [3, табл. 1], табл. 12.1.

2) Технология хлорирования может быть использована только в сочетании с другими способами, которые гарантируют выполнение норм по всем микробиологическим показателям.

3) Дозы хлора (гипохлорита, хлорной извести) должны быть минимальными. На первом этапе снижения дозы хлора следует принимать ее не более 1–1,5 мг/л.

4) Использование рекомендаций СанПиН ≤ 0,3…0,5 мг/л по остаточному свободному хлору (Сl₂НСО, ОСl^–) и остаточному связанному хлору (NH₂Cl, NHCl₂) ≤ 0,8…1,2 мг/л при подаче воды в сети практически не обеспечивает обеззараживания по трем показателям (см. табл. 12.1), в том числе по колифагам.

5) Хочется также отметить, что использование хлора, гипохлорита с увеличением их доз до уровня гиперхлорирования – вредный и тупиковый путь в решении вопроса обезвреживания вирусов хлором и гипохлоритами, так как не обеспечивает отсутствие колифагов, но чрезвычайно увеличивает содержание тригалометанов в воде.

6) Необходимо обеспечить отсутствие связанного остаточного хлора (разрешенного в настоящее время) при подаче воды в сеть трубопроводов, подверженных коррозии.

7) Первичное хлорирование не допустимо при содержании в воде источника: органических веществ, ионов тяжелых металлов, фенолов, в связи с образованием продуктов, чрезвычайно опасных, способных уничтожить жизнь людей.